Sanger研究所的科學家發現,CRISPR-Cas9基因組編輯可以在細胞中引起比以前認為更大的遺傳損傷。這些結果意味著CRISPR-Cas9基因療法可能存在安全影響,因為意外損傷可能導致某些細胞發生危險的變化。
這一研究成果公布在7月16日的Nature Biotechnology雜志上,研究還發現,用于檢測DNA變化的標準測試未能發現這種遺傳損傷,因此任何潛在的基因療法都需要謹慎,并且進行詳細檢測。
CRISPR-Cas9是最新的基因組編輯工具之一。它可以通過在特定點切割并在該位置引入變化來改變細胞中DNA。 CRISPR-Cas9已經被廣泛用于科學研究,同時也被認為是一種有前景的方法,可以為HIV,癌癥或鐮狀細胞病等疾病創建潛在的基因組編輯方法。此類治療劑可以失活引起疾病的基因,或者糾正基因突變。但是,任何潛在的治療都必須證明它們是安全的。
之前的研究并沒有發現CRISPR-Cas9會令基因組編輯靶標位置上的DNA產生許多無法預見的突變。在最新這項研究中,Sanger研究所的研究人員在小鼠和人體細胞中進行了一項全面的系統研究,發現CRISPR -Cas9引起了廣泛的突變,但突變離靶標位點的距離比較遠。
研究人員發現許多細胞出現了不少遺傳重排,如DNA缺失和插入。這可能導致重要的基因被打開或關閉,因此對CRISPR-Cas9在治療中的使用具有重大意義。此外,一些變化由于與靶標位點相距甚遠,因此標準基因分型方法無法檢測到。
文章的作者,Sanger研究所的Allan Bradley教授說:“這是第一次對治療相關細胞中CRISPR-Cas9基因組編輯引起的意外事件進行系統評估,我們發現DNA的變化被嚴重低估了。更重要的是,任何想要使用這種技術進行基因治療的人都要謹慎,仔細檢查是否有可能產生有害影響。”
文章的第一作者,Michael Kosicki說:“我最初的實驗是使用CRISPR-Cas9研究基因活性,但很明顯發生了意想不到的事情。在我們發現了這種遺傳重排的程度后,我們系統地研究它,觀察不同的基因和不同的治療相關細胞系,結果表明CRISPR-Cas9確實產生了這些影響。”
這項工作對CRISPR-Cas9意義重大,同時也重新促使研究人員尋找用于基因編輯的替代方法。
來自紐約Memorial Slone Kettering癌癥中心的Maria Jasin教授表示:“這項研究是第一個評估CRISPR-Cas9切割位點產生的基因組損傷。”目前還不知道其它細胞系中的基因組位點是否會以同樣的方式受到影響,這項研究表明,在臨床上使用CRISPR-Cas9之前,還需要進一步的研究和特異性檢測。
這一最新發現導致一些基因編輯公司16日股價大跌。
此前也有論文報道CRISPR技術會導致基因突變的產生,引發了不少爭議,一些科學家曾通過推特等社交平臺指出,該論文存在基因識別錯誤、實驗動物數量偏少等基本性錯誤,最嚴重的是,論文將動物之間正常的遺傳性差異誤認為是CRISPR編輯導致的結果。
今年,生物通也報道過CRISPR的另外一方面問題:引導RNA引發免疫應答——研究闡明了CRISPR-Cas9或Cpf1核糖核蛋白復合物中免疫激活IVT gRNA對人類細胞的細胞毒性作用,并提出了一種防止宿主免疫應答,同時保持高突變效率的新方法。
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